(57)【要約】【課題】  特定小電力無線で通信を行う無線親機と無線子機とからなる無線通信システムにおいて、ノイズを無線キャリアと誤認する事態を防止する。【解決手段】  無線子機は、受信した無線キャリアの復調データが、予め記憶した無線親機からの呼出信号の復調データと一致しなかった場合は、受信した無線キャリアがノイズＢであると判断して、無線親機に試験無線信号の送信を要求し、無線親機から試験無線信号Ａ2を受信する。無線キャリアを検出する閾値Th3を、ノイズＢの振幅より大きく、試験無線信号Ａ2の振幅以下に補正することで、ノイズＢを無線親機からの無線キャリアと誤認する事態を防止する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ送信を開始するときに無線キャリアの検出を行い、該無線キャリアが検出されないときに通信相手端末に対する送信を開始する一対の無線通信端末からなる無線通信システムにおいて、
前記無線通信端末は、前記通信相手端末からの無線キャリアの振幅を検出するキャリア振幅検出手段と、前記無線キャリアの帯域内のノイズの振幅を検出するノイズ振幅検出手段と、前記キャリア振幅検出手段におけるキャリア検出閾値を、前記ノイズ振幅検出手段で検出されたノイズの振幅よりも大きく、かつ前記キャリア振幅検出手段で検出された無線キャリアの振幅以下に設定するキャリア検出閾値設定手段とを備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１記載の無線通信システムにおいて、
前記キャリア振幅検出手段、前記ノイズ振幅検出手段、及び前記キャリア検出閾値設定手段を定期的に動作させる手段を備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項２記載の無線通信システムにおいて、
前記キャリア振幅検出手段で検出されたキャリア振幅を記憶するキャリア振幅記憶手段を備え、前記定期的な動作時に前記キャリア振幅検出手段が前記通信相手端末からの無線キャリアの振幅を検出できなかったときは、前記キャリア検出閾値設定手段は以前に前記キャリア振幅記憶手段に記憶したキャリア振幅を用いて閾値の設定を行うことを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線親機からの呼出信号に応答して、無線子機がガス、水道等の検針データを無線親機へ送信し、無線親機は受信した検針データをセンタ装置へネットワーク経由で伝送するようにした検針データ収集システムに用いて好適な無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電話回線を利用して、ガスメータ等の検針データを遠隔地のセンタ装置で自動収集する検針データ収集システムが実用化されている。このシステムとして、各家庭のガスメータ等に近接して設置され、メータの計測値（検針データ）を特定小電力無線により送信する無線子機と、その無線子機から送信された計測値を受信し、その計測値を公衆回線経由でセンタ装置へ伝送する無線親機とを備えたものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
このシステムでは、センタ装置からの定期的な検針要求を受信した無線親機が無線子機に対し検針データの送信を要求するが、無線子機が電池駆動の場合は、無線子機の消費電力を節約するために無線子機を間欠駆動させる。即ち、所定時間（例えば１〜60sec ）毎に一定時間（例えば１〜500msec）だけ無線子機の無線通信手段に電力供給を行い、無線親機からの呼出信号（検針データの送信要求）の有無をチェックし、呼出信号を確認したときのみ間欠駆動を解除して、メータ値の計測及び送信を行う。ここで、呼出信号の有無のチェックは、まず目的とする周波数対域内における無線キャリアの存在の有無を判定し、存在した場合にその無線キャリアを復調して自分宛のＩＤが含まれているか否かを判定する処理を行う。一定時間内に無線親機からの呼出信号が確認されなかった場合には、次の所定時間が来る迄、無線通信手段への給電を停止する。これにより、無線子機における電池の長寿命化が可能になる。
【特許文献１】特開平７−１８４２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記システムでは、無線子機の受信動作が一定時間行われるため、その一定時間内に目的とする周波数帯域内にノイズが混入した場合にも無線キャリアと誤認してしまい、呼出信号の有無のチェック動作を行うことで、無駄な電力を消費するおそれがある。また、前記システムで無線親機と無線子機との間の通信に用いられている特定小電力無線では、送信を行う前に、送信を行おうとする周波数帯域に無線キャリアが存在するか否かを判別し、存在しないときのみ送信を行うように規定されているため、目的とする周波数帯域内にノイズが常時発生している環境では、そのノイズを無線親機と無線子機との間の通信に用いられている無線キャリアと誤認してしまうことで、無線親機は呼出信号の送信ができなくなり、無線子機は検針データの送信ができなくなるおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、それぞれ送信を開始するときに無線キャリアの検出を行い、該無線キャリアが検出されないときに相手通信端末に対する送信を開始する一対の無線通信端末からなる無線通信システムにおいて、無線通信端末にて無線キャリア帯域内のノイズを無線キャリアと誤認する事態を防止することにより、無駄な電力消費の低減と、送信不能状態に陥ることの防止とを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、それぞれ送信を開始するときに無線キャリアの検出を行い、該無線キャリアが検出されないときに通信相手端末に対する送信を開始する一対の無線通信端末からなる無線通信システムにおいて、前記無線通信端末は、前記通信相手端末からの無線キャリアの振幅を検出するキャリア振幅検出手段と、前記無線キャリアの帯域内のノイズの振幅を検出するノイズ振幅検出手段と、前記キャリア振幅検出手段におけるキャリア検出閾値を、前記ノイズ振幅検出手段で検出されたノイズの振幅よりも大きく、かつ前記キャリア振幅検出手段で検出された無線キャリアの振幅以下に設定するキャリア検出閾値設定手段とを備えたことを特徴とする無線通信システムである。
請求項２に係る発明は、請求項１記載の無線通信システムにおいて、前記キャリア振幅検出手段、前記ノイズ振幅検出手段、及び前記キャリア検出閾値設定手段を定期的に動作させる手段を備えたことを特徴とする無線通信システムである。
請求項３に係る発明は、請求項２記載の無線通信システムにおいて、前記キャリア振幅検出手段で検出されたキャリア振幅を記憶するキャリア振幅記憶手段を備え、前記定期的な動作時に前記キャリア振幅検出手段が前記通信相手端末からの無線キャリアの振幅を検出できなかったときは、前記キャリア検出閾値設定手段は以前に前記キャリア振幅記憶手段に記憶したキャリア振幅を用いて閾値の設定を行うことを特徴とする無線通信システムである。
【０００７】
（作用）
請求項１に係る発明によれば、無線通信端末にて、互いの通信相手端末からの無線キャリア振幅の検出結果、及び無線キャリア帯域内のノイズ振幅の検出結果に基づいて、無線キャリア振幅検出の閾値をノイズ振幅よりも高く、かつ無線キャリア振幅以下に設定することにより、無線通信端末が無線キャリア帯域内のノイズを受信しても無線キャリアと誤認することはなくなるため、不要な受信処理を開始したり、送信不能状態に陥ったりすることがなくなる。
請求項２に係る発明によれば、無線キャリア検出の閾値を定期的に更新することにより、無線通信端末の無線キャリア振幅の変動、及びノイズ振幅の変動に対処する。
請求項３に係る発明によれば、無線キャリア検出の閾値を定期的に更新するときに、最新の無線キャリアの振幅を検出できなかったとしても、それ以前の無線キャリアの振幅の検出値を代用することで、閾値の更新を行い、ノイズ振幅の変動に対処する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、それぞれ送信を開始するときに無線キャリアの検出を行い、該無線キャリアが検出されないときに通信相手端末に対する送信を開始する一対の無線通信端末からなる無線通信システムにおいて、無線キャリア帯域内のノイズを無線キャリアと誤認する事態を防止し、無駄な電力消費の低減と、送信不能状態の発生の防止とを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る検針データ収集システムの構成を説明するための図である。このデータ通信システムは、メータ２が接続された無線子機１と、携帯電話無線モデム４が接続された無線親機３と、センタモデム６及び交換機７を介して携帯電話基地局８に接続されるセンタ装置５とからなる。
【００１０】
メータ２は、ガスの使用料を計測する計測器である。無線子機１と無線親機３とは、特定小電力電波を用いてＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調データの通信を行う。また、無線親機３とセンタ装置５とは、携帯電話無線モデム４、携帯電話基地局８、交換機７及びセンタモデム６を介してデータ通信を行う。無線子機１は電池を駆動電源として動作する。また、無線親機３は、電池又は商用ＡＣ電源を駆動電源として動作する。
【００１１】
この無線通信システムの動作の概要を説明する。センタ装置５は、例えば１カ月に１日、所定の時刻に、メータ２の検針データを要求する検針データ要求信号をセンタモデム６、交換機７及び携帯電話基地局８を介して携帯電話無線モデム４へ送信する。この検針データ要求信号は携帯電話無線モデム４で受信され、無線親機３へ送られる。無線親機３は、検針データ要求信号を受信すると、特定小電力電波を用いて、無線子機１に対し、メータ２の検針データを要求するための呼出信号を送信する。無線子機１は間欠的（例えば25sec 毎に30msec）に受信動作を行い、受信動作中に無線親機からの呼出信号の有無をチェックし、呼出信号を確認したときのみ間欠駆動を解除して、メータ２の検針データを無線親機３へ送信する。無線親機３は、受信したメータ２の検針データを携帯電話無線モデム４を用いてセンタ装置５へ送信する。なお、ここでは、無線子機２の台数を１台としたが、２台以上の無線子機を無線親機３と組み合わせてもよい。この場合、複数の無線子機の互いの間欠受信動作タイミングが重ならないように設定する。また、ここでは無線親機3と携帯電話無線モデム４とを別体に構成したが、それらを一体に構成しても良い。
【００１２】
次に無線子機１の内部構成について図２に示すブロック図を参照しながら説明する。無線子機１は、この無線子機全体の制御等を行う制御部11と、アンテナに接続されたアンテナ切換部12と、それぞれ制御部11に接続された受信部13、送信部14、有線通信インタフェース部15、記憶部16、操作部17、ＬＥＤ等からなる可視表示部18、及びブザー等からなる音声出力部19と、以上の各部に駆動電力を供給する電源部20とを備えている。受信部13は、その入力側がアンテナ切換部12の受信側に接続され、その出力側は制御部11に接続されている。送信部14は、その入力側が制御部11に接続され、その出力側はアンテナ切換部12の送信側に接続されている。有線通信インタフェース部15は、制御部11と外部のメータ２との間のインタフェースである。
【００１３】
アンテナ切換部12は、制御部11の制御により切り換えられ、受信動作時にはアンテナからの受信信号を受信部13へ出力し、送信動作時には送信部14の出力信号をアンテナへ出力する。
【００１４】
受信部13は、制御部11に内蔵された間欠駆動タイマ11ａが動作しているときのみ電源部20から駆動電力が供給され、間欠受信動作を行う。その受信動作時には、無線キャリアの検知信号（キャリアセンス）、その無線キャリアの振幅データ及び復調データを制御部11へ出力する。ここで、受信部13の受信チャンネルは、受信可能な20チャンネルのうちの一つが予め無線親機３及び無線子機１の設置時に設定され、記憶部16の受信チャンネルレジスタに登録されており、受信動作時には、制御部11により読み出されて、受信部13に設定される。また、キャリアセンスの閾値は、無線親機３及び無線子機１の出荷時にデフォルト値が設定され、記憶部16の閾値レジスタに予め登録されており、受信動作時には、制御部11により読み出されて、受信部13に設定される。また、キャリアセンスの閾値を、無線親機３及び無線子機１の設置時に相手の電波強度を測定し、その測定値に応じて設定値を補正し、さらに、その後定期的或いは不定期（無線子機１がノイズを検出したとき）に更新することにより、無線親機３と無線子機１との間の電波送受信環境の変動に対応している。キャリアセンスの閾値の設定手順の詳細については後述する。受信チャンネル番号、キャリアセンスの閾値、及び無線子機１の設置場所は設置時に無線親機３を介してセンタ装置５へ通知され、記憶される。
【００１５】
制御部11は、受信部13からの復調データが無線親機３から送信された自分宛のＩＤを有する呼出信号であることを確認すると、有線通信インタフェース部15を介してメータ２の検針データを読み込み、送信用データとして送信部14へ出力する。送信部14は送信用データによりＦＳＫキャリアを変調してＦＳＫ変調波を生成し、増幅してアンテナ切換部12へ出力する。ＦＳＫ変調波はアンテナ切換部12を通り、アンテナから無線親機３へ送信される。ここで、送信部14の送信チャンネルは、送信可能な20チャンネルのうちの一つが予め無線親機３及び無線子機１の設置時に設定され、記憶部16の送信チャンネルレジスタに登録されており、送信動作時には、制御部11により読み出されて、送信部14に設定される。また、この送信チャンネル番号は設置時に無線親機３を介してセンタ装置５へ通知され、記憶される。
【００１６】
操作部17は、スイッチやボタン等であり、ユーザがこの無線子機１の設定等を行うときに使用される。可視表示部18及び音声出力部19は、受信部13が妨害電波を受信したことを制御部11が検知したときに動作する。妨害電波を受信したことを検知する手順については後述する。電源部20は、電池と、その出力電圧を安定化するレギュレータとからなり、制御部11には常時駆動用電力を供給し、その他の部分には制御部11の制御に従って所定の時間のみ駆動用電力を供給する。
【００１７】
次に無線親機３の内部構成について図３に示すブロック図を参照しながら説明する。無線親機３は、この無線親機１全体の制御等を行う制御部21と、アンテナに接続されたアンテナ切換部22と、それぞれ制御部21に接続された受信部23、送信部24、モデムインタフェース部25、記憶部26、操作部27、ＬＥＤ等からなる可視表示部28、及びブザー等からなる音声出力部29と、以上の各部に駆動電力を供給する電源部30とを備えている。受信部23は、その入力側がアンテナ切換部22の受信側に接続され、その出力側は制御部21に接続されている。送信部24は、その入力側が制御部21に接続され、その出力側はアンテナ切換部22の送信側に接続されている。モデムインタフェース部25は制御部21と外部の携帯電話無線モデム４との間のインタフェースである。
【００１８】
制御部21は、センタ装置５から送信された検針データ要求信号を携帯電話無線モデム４及びモデムインタフェース部25経由で受信すると、無線子機１へ送信するための呼出信号の送信用データを送信部24へ送出する。送信部24は送信用データによりＦＳＫキャリアを変調してＦＳＫ変調波を生成し、増幅してアンテナ切換部22へ出力する。ＦＳＫ変調波はアンテナ切換部22を通り、アンテナから無線子機１へ送信される。ここで、送信部24の送信チャンネルは、送信可能な20チャンネルのうちの一つが予め無線親機３及び無線子機１の設置時に設定され、記憶部26の送信チャンネルレジスタに登録されており、送信動作時には、制御部21により読み出されて、送信部24に設定される。また、この送信チャンネル番号は設置時にセンタ装置５へ通知され、記憶される。
【００１９】
受信部23は、その動作時に、無線キャリアの検知信号（キャリアセンス）、その無線キャリアの振幅データ及び復調データを制御部21へ出力する。ここで、受信部23の受信チャンネルは、受信可能な20チャンネルのうちの一つが予め無線親機３及び無線子機１の設置時に設定され、記憶部26の受信チャンネルレジスタに登録されており、受信動作時には、制御部21により読み出されて、受信部23に設定される。また、キャリアセンスの閾値は無線親機３及び無線子機１の出荷時にデフォルト値が設定され、記憶部26の閾値レジスタに登録されており、受信動作時には、制御部21により読み出されて、受信部23に設定される。さらに、キャリアセンスの閾値を、無線親機３及び無線子機１の設置時に相手の電波強度を測定し、その測定値に応じて設定値を補正し、さらに、その後定期的或いは不定期（無線親機３がノイズを検出したとき）に、更新することにより、無線親機３と無線子機１との間の電波送受信環境の変動に対応している。この受信チャンネル番号、キャリアセンスの閾値、及び無線親機３の設置場所は設置時にセンタ装置５へ通知され、記憶される。
【００２０】
制御部21は、受信部23からの復調データが、メータ２の検針データであることを確認すると、その検針データをモデムインタフェース部25及び携帯電話モデム４経由でセンタ装置５へ送信する。センタ装置５は受信した検針データを保存する。
【００２１】
操作部27は、スイッチやボタン等であり、後述するように、ユーザが無線親機３を設置する際、送受信チャンネル番号、及び受信閾値を設定するときに使用される。また、可視表示部28及び音声出力部29は、上記設定内容を表示或いは確認するために使用される。さらに、受信部23が妨害電波を受信したことを制御部21が検知したときに等にも動作する。電源部30は、商用ＡＣ電源と、その出力電圧を安定化するレギュレータとからなり、各部に常時駆動用電力を供給する。
【００２２】
以上、無線子機１及び無線親機２の構成と通常動作を説明した。次に、図４及び５を参照しながら、無線親機３及び無線子機１を設置するときにキャリアセンスの閾値を設定する手順について説明する。ここで、図４は無線親機３及び無線子機１を設置するときに無線子機１のキャリアセンスの閾値を設定する手順を示すフローチャート、図５は受信電界強度波形及び閾値を示す図である。
【００２３】
まず、無線親機３及び無線子機１を所定の場所に設置し（ステップＳ１）、無線子機３の操作部17に設けられた試験スイッチを押下する（ステップＳ２）。無線子機１の制御部11は、試験スイッチの押下を検知すると、試験無線信号を生成し、送信データとして送信部14へ送り、無線親機３へ送信させる（ステップＳ３）。無線親機３は、無線子機１から送信された試験無線信号を受信すると、図５（ａ）に示すような試験無線信号（呼出信号と同一波形）Ａ1を無線子機１へ送信する。
【００２４】
無線子機１は、無線親機３から送信された試験無線信号Ａ1を受信し（ステップＳ４）、受信部13にてその振幅を検知し、キャリア振幅として制御部11へ出力する。制御部11は、入力したキャリア振幅、即ち試験無線信号の電界強度に対応する値、及び試験無線信号の復調データを記憶部16に記憶する（ステップＳ５）。次いで、制御部11は、記憶部16の閾値レジスタにデフォルトで設定された閾値Th1を、図５（ｂ）に示すように、ステップＳ５で記憶した試験無線信号Ａ1の電界強度に応じて、例えば電界強度の50％程度になるように補正する（ステップＳ６）。
【００２５】
なお、図４は無線子機１における閾値設定手順であるが、無線親機３において、図４のステップＳ３にて無線子機１から送信されて試験無線信号の電界強度に応じて、受信部23における閾値を設定することもできる。
【００２６】
次に、図６及び７を参照しながら、無線親機３及び無線子機１の設置後、間欠受信動作中にノイズを受信したときにキャリアセンスの閾値を補正する手順について説明する。ここで、図６はキャリアセンスの閾値を補正する手順を示すフローチャート、図７はキャリアセンスの閾値を補正するときの受信電界強度波形とノイズ波形と閾値とを示す図である。
【００２７】
まず、間欠駆動タイマ11ａのスタートにより、間欠受信を開始し（ステップＳ11）、受信部13からの無線キャリアの有無（キャリアセンス）を判定する（ステップＳ12）。無線キャリアが無かった場合は、間欠駆動タイマ11ａがタイムアップするまで、この判定処理を繰り返す。無線キャリアが有った場合は、その復調データが予め記憶部16に記憶されている呼出信号の復調データと一致するか否かを判定する（ステップＳ13）。そして、一致すると判定したときは、通常の通信処理、即ちメータ２の検針データを受信し、それを無線親機３へ送信する処理を実行する（ステップＳ14）。
【００２８】
ステップＳ１３にて、図７（ａ）に示すように、予め記憶部16に記憶されている呼出信号Ａ2の復調データと受信した無線キャリアＢの復調データとが一致しないと判定したときは、受信した無線キャリアＢがノイズであると判断し、ステップＳ３と同様に、無線親機３に対して試験無線信号を送信する（ステップＳ15）。このとき、無線キャリアＢの振幅を記憶部16に記憶する。
【００２９】
無線親機３は、無線子機１から送信された無線試験信号を受信すると、図７（ｂ）に示すような試験無線信号Ａ2を無線子機１へ送信する。無線子機１は、無線親機３から送信された試験無線信号Ａ2を受信し（ステップＳ16）、受信部13にてその振幅を検知し、キャリア振幅として制御部11へ出力する。制御部11は、入力したキャリア振幅、即ち試験無線信号Ａ2の電界強度に対応する値を記憶部16に記憶する（ステップＳ17）。次いで、制御部11は、記憶部16の閾値レジスタに設定されている閾値をステップＳ17で記憶した電界強度とステップＳ15で記憶したノイズレベルとに基づいて補正する（ステップＳ18）。例えば、図７（ｂ）に示すようにノイズＢの振幅が閾値Th2より大きい場合は、図７（ｃ）に示すようにノイズＢの振幅より大きく、試験無線信号Ａ2の振幅より小さい値（図では、ノイズＢの振幅と試験無線信号Ａ2の振幅の略中間の値）であるTh3に閾値を補正する。ここで、ステップＳ15の試験無線信号送信、又はステップＳ16の試験無線信号の受信ができず、無線親機３からの試験無線信号Ａ2の電界強度を測定できなかった場合は、前回記憶した試験無線信号の振幅を用いて閾値の設定を行う。
【００３０】
なお、図６は無線子機１における閾値補正手順であるが、無線親機３において、図６のステップＳ15にて無線子機１から送信されて試験無線信号の電界強度に応じて、受信部23における閾値を設定することもできる。また、設定及び補正した閾値並びにそれらを実行した日時、ノイズレベル及びその受信日時をセンタ装置５へ送信することで、センタ装置５にてノイズの検出頻度等の傾向を知ることができ、障害発生時の対応が容易となる。また、定期的に閾値を補正することで、ノイズレベル及び無線親機３からの送信信号レベルの季節変動等に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係るデータ通信システムの構成を説明するための図である。
【図２】図１における無線子機の内部構成を示すブロック図である。
【図３】図１における無線親機の内部構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る無線親機及び無線子機を設置するときに無線子機のキャリアセンスの閾値を設定する手順を示すフローチャートである。
【図５】無線子機における受信電界強度波形及び閾値を示す図である。
【図６】本発明の実施形態におけるキャリアセンスの閾値を補正する手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態におけるキャリアセンスの閾値を補正するときの受信電界強度波形とノイズ波形と閾値とを示す図である
【符号の説明】
【００３２】
１・・・無線子機、２・・・メータ、３・・・無線親機、５・・・センタ装置、11，21・・・制御部、13，23・・・受信部、14，24・・・送信部。
【図１】
2006245666.tif 000003
【図２】
2006245666.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006245666.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006245666.tif 000008
【図７】
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